М а т е р и а л ы X I I В с е р о с с и й с к о й н а у ч н о - п р а к т и ч е с к о й к о н ф е р е н ц и и
П о с в я щ а е т с я 8 5 - л е т и ю в ы с ш е г о п е д а г о г и ч е с к о г о о б р а з о в а н и я в А р з а м а с е и
8 0 - л е т и ю п р о ф е с с о р а В я ч е с л а в а П а в л о в и ч а П у ч к о в а
269
образцов не зачастую становятся неоправданными. Так, имеется конструкция
макетного образца, кинематические характеристики которого далеки от
требуемых:
- частота колебаний 520 Гц;
- угловая скорость 250 °/сек.
Макетный образец не способен достичь максимальной мощности лазерного
пучка по причине недостаточно близких значений частота колебаний и угловой
скорости оптического стабилизатора. Здесь имеют место физические
зависимости колебательного процесса и кинематических характеристик.
Например, повышая частоту колебаний, снижается их амплитуда. Ввиду этого
необходимо найти баланс (оптимальность решения) между свойствами
колебательной системой (система виброподвесов) и получением необходимых
кинематических (угловая скорость, угол поворота, частота колебаний)
параметров.
В задачах получения максимальных амплитуд и угловых скоростей
колебаний на максимально возможных высоких частотах может быть решена
использованием эффекта резонанса. При резонансе амплитуда колебаний резко
возрастает, а энергия расходуется только на преодоления диссипативных сил (в
нашем случае сил трения в материале, если пренебрегать силами
сопротивления воздуха). Кроме этого, амплитуда в резонансе тем выше, чем
больше коэффициент динамичности материала, поэтому выбор материала
«падает» на низкодемпфирующие. Так, используя и подбирая режимы
термической обработки стальных деталей можно добиться наивысшего
коэффициента передачи (коэффициента динамичности при резонансе).
Последними характеристиками, влияющих на параметры механических
колебаний являются плотность материала и модуль упругости. Практически у
всех материалов модуль упругости E, отличается во столько раз от другого
материала, во сколько различны у них плотности ρ. Например, у стали в 3 раза
выше модуль упругости, чем у алюминия, но и в три раза выше плотность ρ,
поэтому и собственные частоты одинаковой конструкции будут довольно таки
близкими. Это следует из выражения определения собственной частоты
колебаний (1) они будут примерно одинаковы
M
C
f
, (1)
где
C
- жѐсткость колебательной системы;
M
- масса колебательной системы.
Для расчѐта необходимого сечения торсионов следует определить
жѐсткость при кручении и проанализировать еѐ зависимость. В общем случае
угол закручивания пропорционален приложенному моменту и обратно
пропорционален жѐсткости при кручении:
x
JG
M
кр
, (2)
